147892 (594423), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

У цьому випадку сигнал DU на виході нейроконтролера - нечітка змінна, а змінні ZE, PS і NS є множиною MF функції приналежності.

Рис. 3.2. Вигляд функцій приналежності.

На рис. 3.2 множину функцій приналежності представлено у виді трикутних функцій.

Формування вихідного сигналу нейроконтролером здійснюється на основі декількох окремих нечітких правил. На рис. 3.3 приведена ілюстрація принципу формування сигналу керування DU на основі двох правил з використанням методу Мамдані [21]:

Правило 1: Якщо E = ZE і CE = NS, то DU = NS.

Правило 2: Якщо E = PS і CE = NS, то DU = ZE,

де DU - вихідний сигнал нейроконтролера.

Для даної бази правил керуючої системи, нечіткий контролер обчислює багатозначний керуючий вплив для специфічних значень вхідних перемінних. У [21] описані кілька правил для одержання керуючого впливу, але найбільше часто використовується правило типу "МАКСИМУМ-МІНІМУМ". На рис. 3.3 показаний принцип формування сигналів керування на основі двох правил.

Рис. 3.3. Принцип роботи контролера швидкості на основі двох правил.

Вихідна функція приналежності кожного правила визначається оператором "МІНІМУМ", а формування нечіткого виходу виконується оператором "МАКСИМУМ".

Оскільки нечіткий нейроконтролер виконує функцію статичного нелінійного перетворення, то можна записати дії контролера у формі:

(3.5)

де і - нелінійні коефіцієнти.

З урахуванням процесу інтегрування за допомогою блоку БІ (див. рис. 3.1) одержуємо середнє значення сигналу U, пропорційне току завдання відповідно до виразів:

(3.6)

чи

, (3.7)

що є формою запису нечіткого ПІ контролера з нелінійними коефіцієнтами. Подібним чином можна записати алгоритм нечіткого контролера для П- і ПІД-контролеров.

Алгоритм для нечіткого П-контроллера:

Якщо Е = PS, то U = PB, (3.8)

де PB - велике позитивне число.

Чи можна записати:

U = KE, (3.9)

де K - нелінійний множник.

Алгоритм для нечіткого ПІД - контролера:

Якщо

Е = PS і CE = NS і E = PS, то DU = ZE, (3.10)

де E - похідна СЕ.

Керування може бути записане у формі:

. (3.11)

З урахуванням процесу інтегрування за допомогою блоку БІ (як і для ПІ-регулятора) одержуємо середнє значення сигналу U, пропорційного струму задавання відповідно до виразів:

(3.12)

чи

, (3.13)

тобто ПІД-контролер.

Нелінійні коефіцієнти, що адаптуються в процесі функціонування, у нечіткому контролері дозволяють стійко формувати сигнали керування при зміні параметрів системи в процесі функціонування.

Загальна структура нечіткої системи зі зворотним зв'язком приведений на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Структура нечіткого контролера у системі керування зі зворотнім зв’язком.

Тут:

БП - база правил для нечіткого нейроконтролера;

ПНЛ - перехід до нечіткої логіки;

ПЧЛ - повернення до чітких значень;

БД - база даних;

РП - регульований пристрій,

БОПП - блок обчислення помилки і її похідної,

БЗП - блок застосування правил.

Сигнали помилки E і зміни помилки CE перетворяться у відповідні сигнали у відносних одиницях e і ce шляхом розподілу на масштабні коефіцієнти, тобто : e=E/GE і ce=CE/GC. Аналогічно, вихідний контролюючий сигнал U обчислюється шляхом множення вихідного сигналу у відносних одиницях на масштабний коефіцієнт GU, тобто DU=duGU, з наступним його інтегруванням для одержання U.

Перевага нечіткого нейроконтролера при використанні відносних одиниць полягає в тому, що той самий керуючий алгоритм може бути використаний для всіх керованих об'єктів одного типу. Масштабні коефіцієнти можуть бути задані як константи чи бути програмованими; програмовані масштабні коефіцієнти можуть контролювати чутливість.

Результати моделювання системи керування електроприводом, що містить тягові асинхронні двигуни з використанням стандартного ПІ регулятора і побудованого з використанням нечіткої логіки в середовищі MATLAB приведені в розділі 4.

3.2 Вибір функцій приналежності нечітких змінних при розробці нечіткого регулятора на основі нейроконтролера в системі керування електроприводом змінного струму

В останні роки в теорії автоматичного керування з'явився напрямок, пов'язаний з методами нечіткої логіки, що дозволяють будувати цифрові регулятори, які забезпечують гранично високу швидкодію систем керування. Однак залишається відкритим питання вибору функцій приналежності для нечітких змінних, що описують функціонування регулятора. Тому доцільно провести порівняльний аналіз різних функцій приналежності і їхній вплив на роботу проектованого регулятора.

Узагальнена структура системи векторного керування тяговим двигуном електропривода змінного струму дизель-потяга з використанням нечіткого контролера по кутовій швидкості двигуна [29] приведена на рис. 3.4.

Сигнали помилки і похідної помилки перетворюються блоками GE^-1 і GC^-1 у відповідні сигнали у відносних одиницях e і ce шляхом ділення на масштабні коефіцієнти. Аналогічно, вихідний керуючий сигнал u обчислюється шляхом множення вихідного сигналу у відносних одиницях du на масштабний коефіцієнт GU, з наступним його інтегруванням блоком БІ для одержання u.

У якості нечітких перемінних розглядаються наступні:

Е - сигнал помилки по кутовій швидкості, що може приймати значення: {Z₁ - нульовий сигнал помилки; NS₁ - невеликий негативний; NM₁ - середній негативний; NB₁ - великий негативний; PS₁ - невеликий позитивний; РM₁ - середній позитивний; РB₁ - великий позитивний};

СЕ - сигнал помилки по похідній кутовій швидкості; {Z₂ - нульовий сигнал по похідної помилки; NS₂ - невеликий негативний; NM₂ - середній негативний; NB₂ - великий негативний; PS₂ - невеликий позитивний; РM₂ - середній позитивний; РB₂ - великий позитивний};

DU - сигнал нечіткого керування, {Z₃ - нульовий сигнал керування; NVS₃ - дуже малий негативний; NS₃ - невеликий негативний; NM₃ - середній негативний; NB₃ - великий негативний; PVS₃ - дуже малий позитивний; РS₃ - невеликий позитивний; РM₃ - середній позитивний; РB₃ - великий позитивний}.

Формування нечіткого висновку нейроконтролером здійснюється на підставі нечітких правил, приведених у таблиці 3.1:

Таблиця 3.1.
E CE	NB1	NM1	NS1	Z1	PS1	PM1	PB1
NB2	NB3	NB3	NB3	NM3	NS3	NVS3	Z3
NM2	NB3	NB3	NM3	NS3	NVS3	Z3	PVS3
NS2	NB3	NM3	NS3	NVS3	Z3	PVS3	PS3
Z2	NM3	NS3	NVS3	Z3	PVS3	PS3	PM3
PS2	NS3	NVS3	Z3	PVS3	PS3	PM3	PB3
PM2	NVS3	Z3	PVS3	PS3	PM3	PB3	PB3
PB2	Z3	PVS3	PS3	PM3	PB3	PB3	PB3

Правила формуються в такий спосіб:

1. якщо Е = NB₁ і СE = NB₂, то DU = NB₃,

2. якщо Е = NM₁ і СE = NB₂, то DU = NB₃ і т.д.

Областю визначення всіх нечітких перемінних є інтервал [-1, 1] відносних значень відповідно сигналів помилки по кутовій швидкості, по похідній кутовій швидкості і по сигналі керування. Як форми функцій приналежності нечітких лінгвістичних перемінних Е, СЕ, DU розглядалися форми, приведені на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Форми функцій приналежності.

Експерименти проводилися для різних варіантів завдання форм функцій приналежності як вхідних так і вихідний нечітких перемінних.

Спочатку обиралися однотипні форми функцій приналежності (для входу і виходу). При цьому отримали, що якщо функції приналежності описувалися формами а) - в) і е), то нечіткий нейроконтролер функціонував практично однаково, тільки якщо використовувалися функції вигляду в) (трапеціїдальні), одержали деяке перерегулювання в порівнянні з функціями вигляду б).

На рис. 3.6 приведені результати для випадку використання функцій б) і в).

Характеристики

Список файлов ВКР